Полуавтоматическая трансмиссия — это многоскоростная трансмиссия , в которой часть работы автоматизирована (обычно приведение в действие сцепления ) , но для трогания транспортного средства с места и ручного переключения передач по-прежнему требуется вмешательство водителя. Полуавтоматические трансмиссии использовались почти исключительно в мотоциклах и основаны на обычных механических трансмиссиях или последовательных механических трансмиссиях , но используют автоматическую систему сцепления. Но некоторые полуавтоматические трансмиссии также основаны на стандартных гидравлических автоматических трансмиссиях с гидротрансформаторами и планетарными передачами . [1] [2]
Названия для конкретных типов полуавтоматических трансмиссий включают в себя бессцепную ручную , [3] автоматическую-ручную , [4] [5] автоматическую-сцепление ручную , [6] [7] и трансмиссии с подрулевыми переключателями . [8] [9] [10] Эти системы облегчают переключение передач для водителя, автоматически управляя системой сцепления, обычно с помощью переключателей , которые запускают привод или сервопривод , при этом все еще требуя от водителя ручного переключения передач. Это контрастирует с коробкой передач с преселектором , в которой водитель выбирает следующее передаточное отношение и управляет педалью, но переключение передач в трансмиссии выполняется автоматически.
Впервые полуавтоматические трансмиссии были использованы в автомобилях, их популярность возросла в середине 1930-х годов, когда их предложили несколько американских автопроизводителей. Менее распространенные, чем традиционные гидравлические автоматические трансмиссии, полуавтоматические трансмиссии, тем не менее, были доступны на различных моделях автомобилей и мотоциклов и оставались в производстве на протяжении всего 21-го века. Полуавтоматические трансмиссии с переключением передач с помощью подрулевых лепестков использовались в различных гоночных автомобилях и впервые были представлены для управления электрогидравлическим механизмом переключения передач автомобиля Ferrari 640 Formula One в 1989 году. В настоящее время эти системы используются в различных гоночных автомобилях высшего уровня, включая Formula One , IndyCar и гоночные автомобили для кузовных гонок . Другие области применения включают мотоциклы, грузовики, автобусы и железнодорожные транспортные средства .
Полуавтоматика облегчает переключение передач , устраняя необходимость нажимать педаль сцепления или рычаг одновременно с переключением передач. Большинство автомобилей с полуавтоматической трансмиссией не оснащены стандартной педалью сцепления, поскольку сцепление управляется дистанционно. Аналогично, большинство мотоциклов с полуавтоматической трансмиссией не оснащены обычным рычагом сцепления на руле .
Большинство полуавтоматических трансмиссий основаны на обычной механической трансмиссии. Они могут быть частично автоматизированными. Как только сцепление становится автоматизированным, трансмиссия становится полуавтоматической. Однако эти системы по-прежнему требуют ручного выбора передач водителем. Этот тип трансмиссии называется безмуфтовой механической или автоматизированной механической .
Большинство полуавтоматических трансмиссий в старых легковых автомобилях сохраняют обычный H-образный переключатель механической трансмиссии; аналогично, полуавтоматические трансмиссии на старых мотоциклах сохраняют обычный ножной рычаг переключения передач, как на мотоцикле с полностью механической трансмиссией. Однако полуавтоматические системы в более новых мотоциклах, гоночных автомобилях и других типах транспортных средств часто используют методы выбора передач, такие как переключатели около рулевого колеса или триггеры около руля . [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]
На протяжении многих лет использовались различные формы автоматизации для приведения в действие сцепления, от гидравлических , пневматических и электромеханических сцеплений до вакуумных , [18] электромагнитных и даже центробежных сцеплений . Жидкостные муфты (чаще всего и ранее использовавшиеся в ранних автоматических трансмиссиях) также использовались различными производителями, обычно вместе с какой-либо формой механической фрикционной муфты, чтобы предотвратить остановку транспортного средства при остановке или на холостом ходу .
Типичная конструкция полуавтоматической трансмиссии может работать с использованием датчиков Холла или микропереключателей для определения направления требуемого переключения при использовании рычага переключения передач. Выходные данные этих датчиков, объединенные с выходными данными датчика, подключенного к коробке передач , который измеряет ее текущую скорость и передачу, подаются в блок управления трансмиссией , электронный блок управления , блок управления двигателем или микропроцессор , [19] [20] или другой тип электронной системы управления. Затем эта система управления определяет оптимальные синхронизацию и крутящий момент, необходимые для плавного включения сцепления.
Электронный блок управления питает привод, который плавно включает и выключает сцепление. В некоторых случаях сцепление приводится в действие серводвигателем, соединенным с зубчатой передачей для линейного привода , который через гидравлический цилиндр, заполненный гидравлической жидкостью из тормозной системы , выключает сцепление. В других случаях внутренний привод сцепления может быть полностью электрическим, где главный привод сцепления питается от электродвигателя или соленоида , или даже пневматическим, где главный привод сцепления представляет собой пневматический привод , который выключает сцепление.
Система без сцепления, названная Autostick , была полуавтоматической трансмиссией, представленной Volkswagen для модельного года 1968 года. Продаваемая как Volkswagen Automatic Stickshift , обычная трехступенчатая механическая коробка передач была соединена с вакуумной автоматической системой сцепления. Верхняя часть рычага переключения передач была разработана для нажатия и активации электрического переключателя, т. е. при касании рукой водителя. При нажатии переключатель приводил в действие 12-вольтовый соленоид , который, в свою очередь, приводил в действие вакуумный привод сцепления, тем самым отключая сцепление и позволяя переключаться между передачами. Когда рука водителя убиралась с рычага переключения передач, сцепление автоматически включалось снова. Трансмиссия также была оснащена гидротрансформатором, что позволяло автомобилю работать на холостом ходу на передаче, как с автоматической коробкой передач, а также останавливаться и трогаться с места на любой передаче. [21] [22] [23]
Начиная с конца 1990-х годов производители автомобилей представили то, что сейчас называется автоматизированной механической коробкой передач (AMT), которая механически похожа на более ранние системы механической коробки передач без сцепления и имеет свои корни в них. AMT функционирует так же, как и старые полуавтоматические и механические коробки передач без сцепления, но с двумя исключениями: она способна как управлять сцеплением, так и автоматически переключать передачи и не использует гидротрансформатор. Переключение передач осуществляется либо автоматически с помощью блока управления трансмиссией (TCU), либо вручную с помощью ручки переключения передач или подрулевых переключателей, установленных за рулевым колесом. AMT сочетают в себе топливную экономичность механических коробок передач с легкостью переключения передач автоматических трансмиссий. Их самым большим недостатком является низкий комфорт переключения из-за того, что механическое сцепление отключается TCU, что легко заметно по «тряске». [ требуется цитата ] Некоторые производители трансмиссий пытались решить эту проблему, используя увеличенные кольца синхронизаторов и не полностью размыкая сцепление во время переключения — что работает в теории, но по состоянию на 2007 год не было ни одного серийного автомобиля с такими функциями. [ требуется обновление ] В легковых автомобилях современные AMT обычно имеют шесть скоростей (хотя некоторые имеют семь) и довольно длинную передачу. В сочетании с программой интеллектуального переключения передач это может значительно снизить расход топлива. В целом существует два типа AMT: интегрированные AMT и дополнительные AMT. Интегрированные AMT были разработаны как специализированные AMT, тогда как дополнительные AMT представляют собой преобразования стандартных механических коробок передач в AMT. [ требуется цитата ]
Автоматизированная механическая коробка передач может включать полностью автоматический режим, в котором водителю вообще не нужно переключать передачи. [24] Эти трансмиссии можно описать как стандартную механическую коробку передач с автоматизированным сцеплением и автоматизированным управлением переключением передач, что позволяет им работать так же, как и традиционные автоматические трансмиссии. TCU автоматически переключает передачи, если, например, двигатель перешел на красную линию . AMT можно переключить в ручной режим без сцепления, в котором можно переключаться на повышенную или пониженную передачу с помощью установленного на консоли селектора переключения передач или подрулевых переключателей. [25] Она имеет более низкую стоимость, чем обычные автоматические трансмиссии. [26]
Автоматизированную механическую коробку передач (торговые наименования включают SMG-III ) не следует путать с « ручной » автоматической трансмиссией (продаваемой под торговыми наименованиями, такими как Tiptronic , Steptronic , Sportmatic и Geartronic ). Хотя эти системы кажутся внешне похожими, ручная коробка передач использует гидротрансформатор, как и автоматическая коробка передач, вместо сцепления, используемого в автоматизированной механической коробке передач. Автоматическая механическая коробка передач может предоставить водителю полный контроль над выбором передач, тогда как ручная коробка передач отклонит запрос на переключение передач, который приведет к остановке двигателя (из-за слишком малого количества оборотов в минуту ) или превышению оборотов. [24] Автоматический режим автоматизированной механической коробки передач на низких или частых скоростях «стоп-старт» менее плавный, чем у ручных и других автоматических трансмиссий. [27]
Несколько полуавтоматических трансмиссий, используемых в мотоциклах и гоночных автомобилях, на самом деле механически основаны на последовательных ручных трансмиссиях . Полуавтоматические трансмиссии мотоциклов обычно не имеют рычага сцепления, но сохраняют традиционный рычаг переключения передач с пятки на носок. [28] [29] [30] [31] [32] [33]
Полуавтоматические трансмиссии мотоциклов основаны на обычных последовательных механических трансмиссиях и обычно используют центробежное сцепление . [34] На холостом ходу двигатель отсоединяется от входного вала коробки передач, что позволяет и ему, и мотоциклу двигаться на холостом ходу , в отличие от автоматических трансмиссий с гидротрансформатором, при правильно отрегулированном центробежном сцеплении нет холостого хода . По мере увеличения частоты вращения двигателя противовесы внутри узла сцепления постепенно поворачиваются дальше наружу, пока не начнут соприкасаться с внутренней частью внешнего корпуса и передавать все большее количество мощности и крутящего момента двигателя. Эффективная «точка укуса» или «точка укуса» [35] автоматически находится путем равновесия, когда мощность, передаваемая через (все еще проскальзывающее) сцепление, равна тому, что может обеспечить двигатель. Это позволяет относительно быстро трогаться с места на полном газу (со сцеплением, отрегулированным так, чтобы двигатель находился на пиковом крутящем моменте) без замедления или торможения двигателя, а также более плавные старты и маневры на низкой скорости при более низком газе и оборотах в минуту .
В 1901 году Амедей Болле разработал метод переключения передач, который не требовал использования сцепления и активировался кольцом, установленным внутри рулевого колеса. [36] Одним из автомобилей, использовавших эту систему, был Bollée Type F Torpedo 1912 года.
До появления первой серийно выпускаемой гидравлической автоматической трансмиссии ( General Motors Hydra-Matic ) в 1940 году несколько американских производителей предлагали различные устройства для уменьшения требуемого усилия на сцепление или переключение передач. [37] Эти устройства были предназначены для уменьшения сложности эксплуатации несинхронизированных механических трансмиссий , или «аварийных коробок передач», которые широко использовались, особенно при движении с частыми остановками.
Ранним шагом к автоматизированным трансмиссиям был REO Self-Shifter 1933–1935 годов, [38] [39] [40] [41], который автоматически переключался между двумя передними передачами в режиме «вперед» (или между двумя более короткими передаточными отношениями в режиме «аварийно низкой передачи»). Для старта с места водителю требовалось использовать педаль сцепления. Self-Shifter впервые появился в мае 1933 года и предлагался в качестве стандартной опции на Royale и в качестве опции на Flying Cloud S-4. [42]
В 1937 году четырехступенчатая автоматическая коробка передач Oldsmobile Automatic Safety Transmission была представлена на моделях Oldsmobile Six и Oldsmobile Eight. [38] Она использовала планетарную передачу с педалью сцепления для трогания с места и переключения между «низким» и «высоким» диапазонами. [43] [44] [45] Автоматическая коробка передач Safety Transmission была заменена полностью автоматической Hydra-Matic для модели 1940 года. [46] [47]
Buick Special 1938–1939 годов выпуска был доступен с другой 4-ступенчатой полуавтоматической трансмиссией Self-Shifter, [48] [49] [50] , которая использовала ручное сцепление для трогания с места и автоматическое сцепление для переключения передач.
Трансмиссия Chrysler M4 Vacamatic 1941 года представляла собой двухскоростную механическую коробку передач со встроенным блоком понижающей передачи, традиционным ручным сцеплением и гидромуфтой между двигателем и сцеплением. [51] [52] [53] Двухскоростная трансмиссия имела «высокий» и «низкий» диапазоны, и сцепление использовалось, когда водитель хотел переключиться между диапазонами. Для обычного вождения водитель нажимал сцепление, выбирал высокий диапазон, а затем отпускал сцепление. После нажатия на акселератор гидромуфта включалась, и автомобиль начинал движение вперед, при этом блок понижающей передачи включался для обеспечения более низкого передаточного числа. На скорости от 15 до 20 миль в час (24–32 км/ч) водитель отпускал акселератор, и блок понижающей передачи отключался. Vacamatic была заменена аналогичной трансмиссией M6 Presto-Matic для модельного года 1946 года.
Похожие конструкции использовались в Hudson Drive-Master 1941–1950 годов [54] [55] и злополучном Lincoln Liquimatic 1942 года. [56] [57] Оба они сочетали в себе 3-ступенчатую механическую коробку передач с автоматическим переключением между 2-й и 3-й передачами вместо «понижающей передачи» Vacamatic.
Packard Electro-Matic, представленная в 1941 году в моделях Packard Clipper и Packard 180 , была ранней механической трансмиссией без сцепления, в которой использовалось традиционное фрикционное сцепление с автоматическим вакуумным приводом, который контролировался положением педали акселератора.
Система Automotive Products manumatic, доступная на Ford Anglia 100E 1953 года , представляла собой вакуумную систему автоматического сцепления, которая приводилась в действие переключателем, который срабатывал при перемещении рычага переключения передач. Система могла управлять тросом дроссельной заслонки (чтобы поддерживать требуемые обороты двигателя для переключения передач) и изменять скорость включения сцепления. [58] Последующая система Newtondrive, доступная на Ford Anglia 1957–1958 годов, также имела возможность управления дросселем . Похожим продуктом была немецкая система автоматического сцепления Saxomat , которая была представлена в середине 1950-х годов и доступна на различных европейских автомобилях. [59]
Citroën DS , представленный в 1955 году, использовал гидравлическую систему с гидравлическим регулятором скорости и устройством повышения скорости холостого хода для выбора передач и управления обычным сцеплением. Это позволяло переключать передачи без сцепления с помощью одного селектора, установленного на колонке , в то время как водитель одновременно снимал педаль газа, чтобы переключить передачу. В США эта система получила прозвище «Citro-Matic»
Для модельного ряда 1962 года American Motors представила E-Stick, которая устранила педаль сцепления в Rambler American со стандартными трехступенчатыми механическими коробками передач. [60] Это автоматическое сцепление использовало давление моторного масла в качестве гидравлического источника и было доступно менее чем за 60 долларов. [61] По сравнению с полностью автоматическими трансмиссиями того времени, E-Stick предлагала экономию топлива рычага переключения передач с вакуумными и электрическими переключателями, управляющими сцеплением. Трехступенчатая трансмиссия E-Stick предлагалась на более крупных моделях Rambler Classic вместе с блоком повышающей передачи. [62] Система была доступна только с 6-цилиндровыми двигателями, а отсутствие сцепления оказалось непопулярным, поэтому она была снята с производства после 1964 года. [63]
Volkswagen WSK 1967 года ( Wandlerschaltkupplungsgetriebe ; английский: коробка передач с гидротрансформатором ), используемая в Beetle , Type 3 и Karmann Ghia , была одной из первых коробок передач такого рода, с автоматическим механическим сцеплением и гидротрансформатором. Она также была известна как Autostick . Переключение передач производилось вручную водителем. Автоматическое механическое сцепление позволяло автомобилю разгоняться с места, тогда как гидротрансформатор позволял ему делать это на любой передаче. Гася вибрации двигателя и обеспечивая увеличение крутящего момента, она функционировала как своего рода «редуктор», поэтому фактической механической коробке передач требовалось только три передачи переднего хода (вот почему обычные автоматические трансмиссии с гидротрансформаторами обычно имеют меньше передач, чем механические трансмиссии). WSK не имела «первой» передачи; вместо этого первая передача была преобразована в передачу заднего хода, а вторая передача была обозначена как первая (третья и четвертая передачи соответственно обозначены как вторая и третья). [64]
Трансмиссия Chevrolet Torque-Drive , представленная на Chevrolet Nova и Camaro 1968 года , является одним из немногих примеров, где полуавтоматическая трансмиссия была основана на обычной гидравлической автоматической трансмиссии (а не на стандартной механической трансмиссии). Torque-Drive по сути была 2-ступенчатой автоматической трансмиссией Powerglide без вакуумного модулятора, требующей от водителя ручного переключения передач между «Low» и «High». Индикатор квадранта на автомобилях Torque-Drive был «Park-RN-Hi-1st». Водитель заводил машину на «1-й», а затем переводил рычаг в положение «Hi» по желанию. Torque-Drive была снята с производства в конце 1971 года и заменена традиционной гидравлической автоматической трансмиссией. Другими примерами полуавтоматических трансмиссий на основе гидравлической автоматики были 3-ступенчатая полуавтоматическая трансмиссия Ford, использовавшаяся в Ford Maverick 1970–1971 годов , ранние версии 2- и 3-ступенчатых трансмиссий Hondamatic 1972–1988 годов, а также 2-ступенчатая трансмиссия Daihatsu Diamatic, использовавшаяся в Daihatsu Charade 1985–1991 годов .
Ранним примером полуавтоматической трансмиссии для мотоциклов было использование автоматического центробежного сцепления в начале 1960-х годов чехословацким производителем Jawa Moto . [83] Их конструкция была использована без разрешения в Honda Cub 50 1965 года , что привело к тому, что Jawa подала в суд на Honda за нарушение патентных прав , а Honda согласилась выплачивать роялти за каждый мотоцикл, использующий эту конструкцию. [83]
Другие полуавтоматические трансмиссии, используемые в мотоциклах, включают:
Полуавтоматические трансмиссии в гоночных автомобилях обычно управляются подрулевыми переключателями, подключенными к специальному блоку управления трансмиссией.
Первым автомобилем Формулы-1 , использовавшим полуавтоматическую трансмиссию, был Ferrari 640 1989 года . [36] [114] Он использовал гидравлические приводы и электрические соленоиды для управления сцеплением и переключения передач, и переключался с помощью двух лепестков, установленных за рулевым колесом. Другой лепесток на рулевом колесе управлял сцеплением, которое было необходимо только при трогании с места. [115] Автомобиль выиграл свою дебютную гонку на Гран-при Бразилии , но большую часть сезона страдал от проблем с надежностью. [116] Другие команды начали переходить на аналогичные полуавтоматические трансмиссии; Williams FW14 1991 года был первым, кто использовал механизм последовательного вращения барабана (похожий на те, что используются в трансмиссиях мотоциклов ), что позволило создать более компактную конструкцию, требующую только одного привода для вращения барабана и переключения передач. Дальнейшее развитие стало возможным благодаря внедрению вскоре после этого электронного управления дроссельной заслонкой , что позволило автомобилю автоматически подстраиваться под обороты при переключении на пониженную передачу. [117] К 1993 году большинство команд использовали полуавтоматические трансмиссии. Последний автомобиль F1, оснащенный обычной механической коробкой передач, Forti FG01 , участвовал в гонках в 1995 году. [118]
После опасений относительно возможности автоматического переключения передач автомобилями Формулы-1 без участия водителя в 1994 году [119] было введено обязательное программное обеспечение , которое гарантировало, что переключение передач происходит только по указанию водителя. Запрограммированные, управляемые компьютером, полностью автоматические переключения передач вверх и вниз были вновь введены и разрешены с 2001 года и были разрешены с Гран-при Испании того года , но снова запрещены в 2004 году . [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] Разрешены кнопки на рулевом колесе для непосредственного переключения на определенную передачу (вместо последовательного переключения с помощью подрулевых переключателей). [ необходима цитата ] Minardi PS05 2005 года , Renault R25 и Williams FW27 были последними автомобилями Формулы 1, использовавшими 6-ступенчатую коробку передач до перехода на обязательную 7-ступенчатую коробку передач в сезоне 2006 года . С сезона 2014 года автомобили Формулы 1 в настоящее время используют обязательные 8-ступенчатые коробки передач с подрулевыми переключателями.
Ныне несуществующая серия CART Champ Car перешла с рычажной секвентальной системы переключения передач на 7-ступенчатую систему переключения передач с подрулевыми переключателями в сезоне 2007 года . Эта трансмиссия была представлена с новым шасси Panoz DP01 2007 года .
Конкурирующая серия IndyCar представила свою 6-ступенчатую полуавтоматическую систему переключения передач с подрулевыми лепестками в сезоне 2008 года , также заменив предыдущую секвентальную трансмиссию с рычагом переключения передач, представленную с шасси Dallara IR-05 в 2008 году. [128] В настоящее время IndyCars использует секвентальную трансмиссию Xtrac P1011, которая использует полуавтоматическую систему переключения передач с подрулевыми лепестками, поставляемую Mega-Line, называемую AGS (Assisted Gearshift System). AGS использует пневматический привод переключения передач и сцепления, управляемый внутренним блоком управления трансмиссией. [129] [130] [131] [132] [133]
В настоящее время в чемпионатах FIA Formula 2 и Formula 3 используются 6-ступенчатые секвентальные коробки передач с электрогидравлическим управлением с помощью подрулевых переключателей. Для запуска автомобилей используется ручное управление многодисковыми системами сцепления с помощью рычага за рулевым колесом.
В настоящее время DTM использует 6-ступенчатую секвентальную трансмиссию Hewland DTT-200 с подрулевыми переключателями, которая была введена в сезоне 2012 года с новым изменением правил. Эта новая система заменила старую секвентальную трансмиссию с рычагом переключения передач, которая использовалась в течение предыдущих 12 сезонов (с 2000 года ).
Другие известные области применения полуавтоматических трансмиссий включают в себя:
с рычагом «E», предлагаемая AMC в 1964 году, была снята с производства.
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь )